(57)【要約】【課題】金属材料の微細化を効率よく図ることができる新規な金属材料微細化装置を提供する。【解決手段】本装置は、基部１の加工空間１０に軸芯Ｐ１に沿って嵌合され加圧空間１５の金属系の材料を加圧する加圧面２０を有する加圧体２と、基部１の加工空間１０に嵌合された受圧面３０を有する受圧体３と、加工空間１０を加圧体２側の加圧空間１５と受圧体３側の受圧空間１６とに仕切る障害部材４とを有する。障害部材４は材料通過路４０を有する。材料通過路４０は、加圧空間１５と受圧空間１６とを連通させるように障害部材４を貫通する。材料通過路４０は、加圧体２の前進により加圧空間１５の材料を加圧しつつ、障害部材４、基部１および加圧体２のうちの少なくとも一つを加工空間１０の軸芯Ｐ１に対して回動させることにより、加圧空間１５から受圧空間１６に向かう材料に剪断変形による歪を与えつつ材料を受圧空間１６に流動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯を有する加工空間を備える基部と、
前記基部の前記加工空間に前記軸芯に沿って前進可能に嵌合され前進により前記加圧空間の金属系の材料を加圧する加圧面を有する加圧体と、
前記加圧体の前記加圧面に所定間隔を隔てて対向するように前記基部の前記加工空間に嵌合された受圧面を有する受圧体と、
前記加工空間において前記加圧体の前記加圧面と前記受圧体の前記受圧面との間に設けられ、前記加工空間を前記加圧体側の加圧空間と前記受圧体側の前記受圧空間とに分け、且つ、前記加圧空間から前記受圧空間に向かう材料に対して障害となる障害部材とを具備しており、
前記障害部材は、
前記加圧空間と前記受圧空間とを連通させるように設けられ、かつ、前記加圧体の前進により前記加圧空間の材料を加圧しつつ、前記障害部材、前記基部および前記加圧体のうちの少なくとも一つを前記加工空間の前記軸芯に対して回動させるとき、前記加圧空間から前記受圧空間に向かう前記材料に剪断変形を与えつつ前記材料を前記受圧空間に流動させる材料通過路を備えていることを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記障害部材は、前記加工空間の前記軸芯に対する軸直角方向の中央領域において、前記加圧空間内の前記材料の流れに対して障害となり得る障害領域を備えており、前記材料通過路は前記軸直角方向において前記障害部材の前記障害領域の外側に位置していることを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項３】
請求項１において、前記障害部材は、前記加工空間の前記軸芯に対する軸直角方向の中央領域において、前記加圧空間内の前記材料の流れを制限して障害となり得る前記障害領域を備えており、前記障害領域における材料を前記材料通過路に向けて流動させる材料案内部が前記障害領域に設けられていることを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記加工空間の前記軸芯回りで前記障害部材、前記基部および前記加圧体のうちの少なくとも一つを回動させるための駆動源が設けられており、
前記駆動源は、前記障害部材、前記基部、前記加圧体のうちの少なくとも一つの外周部に形成された歯部に噛み合う駆動歯部を有する駆動部材と、前記歯部と前記駆動歯部との噛み合いを進行させることにより、前記障害部材、前記基部、前記加圧体のうちの少なくとも一つを前記加工空間の前記軸芯回りで回動させる駆動モータとを有することを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、前記材料通過路は、第１孔芯を有する第１孔部分と、前記第１孔部分の前記第１孔芯と異なる方向に傾斜する第２孔芯を備えると共に前記第１孔部分に連通する第２孔部分とを少なくとも備えていることを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、前記障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、前記材料通過路は、前記材料が前記加圧空間において前記障害部材に対して相対的に流れる方向と異なる方向に材料を流すように傾斜されていることを特徴とする金属材料微細化装置。
【請求項７】
請求項１〜４のうちの一項において、前記障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、前記材料通過路は、前記加工空間の前記軸芯と平行な方向に沿った孔芯を備えることを特徴とする金属材料微細化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属材料の組織を微細化できる金属材料微細化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属材料を装填する材料収容室をもつコンテナを上パンチおよび下パンチから独立させて回動自在とし、上パンチおよび／または下パンチを金属材料に押しつけた状態で、上パンチおよび／または下パンチをこれの軸芯回りで回動させて材料を相対的に剪断変形させ、これにより材料収容室内の金属材料に剪断変形に歪を繰り返して負荷させる技術が開示されている。このものによれば、材料収容室内の金属材料に剪断変形による歪を繰り返して与えるため、金属材料の組織を微細化させることができると記載されている。
【０００３】
特許文献２には、ダイス孔をもつコンテナの材料収容室内に装填された材料をパンチで押し込む前方押し出し法において、コンテナまたはパンチを回動させつつ、コンテナ内の材料をパンチによりダイス孔からこれの前方に押し出すねじり前方押し出し方法が開示されている。このものにおいても、材料収容室内の金属材料に剪断変形による歪を繰り返して与えるため、金属材料の組織を微細化させることができると記載されている。
【特許文献１】特許第３６１６５９１号公報
【特許文献２】特開２００５−９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る技術によれば、上パンチおよび／または下パンチを金属材料に押しつけた状態で、上パンチおよび／または下パンチを回動させた材料を相対的に剪断変形させる方式を採用しており、材料に与えられる剪断変形は必ずしも充分ではなく、材料を微細化させる効果についても必ずしも充分ではない。
【０００５】
また特許文献２に係る技術によれば、材料を収容するコンテナまたはパンチを回動させて材料に剪断変形を与える方式を採用しているため、材料に与えられる剪断変形は必ずしも充分ではなく、材料を微細化させる効果についても必ずしも充分ではない。そこで産業界では、金属材料の組織を効率よく微細化させる装置の更なる開発が進められている。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、金属系の材料における組織の微細化を効率よく図ることができる新規な金属材料微細化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る金属材料微細化装置は、（ｉ）軸芯を有する加工空間を備える基部と、（ｉｉ）基部の加工空間に軸芯に沿って前進可能に嵌合され前進により加圧空間の金属系の材料を加圧する加圧面を有する加圧体と、（ｉｉｉ）加圧体の加圧面に所定間隔を隔てて対向するように基部の加工空間に嵌合された受圧面を有する受圧体と、（ｉｖ）加工空間において加圧体の加圧面と受圧体の受圧面との間に設けられ、加工空間を加圧体側の加圧空間と受圧体側の前記受圧空間とに分け、且つ、加圧空間から受圧空間に向かう材料に対して障害となる障害部材とを具備しており、（ｖ）障害部材は、加圧空間と受圧空間とを連通させるよう設けられ、かつ、加圧体の前進により加圧空間の材料を加圧しつつ、障害部材、基部および加圧体のうちの少なくとも一つを加工空間の軸芯に対して回動させるとき、加圧空間から受圧空間に向かう材料に剪断変形を与えつつ材料を受圧空間に流動させる材料通過路を備えていることを特徴とする。回動は、材料、要請される微細化の程度等によって適宜調整でき、連続的な回動でも良いし、間欠的な回動でも良い。回動角度は特に限定されず、３６０°以上で軸芯回りを複数回回動しても良いし、材料、要請される微細化の程度等によっては３６０°以下でも良い。
【０００８】
本発明に係る金属材料微細化装置によれば、加圧体の前進により加圧空間の材料が加圧されるため、加圧空間の材料は、障害部材の材料通過路を通過して受圧空間に向かう。更に、障害部材、基部および加圧体のうちの少なくとも一つが加工空間の軸芯に対して回動される。これにより加圧空間から受圧空間に向かう材料が障害部材の材料通過路を通過するとき、材料通過路を通過する材料に剪断変形による歪が与えられる。このため材料の組織を細かくできる。
【０００９】
殊に、金属系の材料が母相に硬質相を分散させている材料である場合には、材料に剪断変形を与えるとき、硬質相を剪断により分断させることを期待できる。この場合、材料の組織に含まれている硬質相が粗大化しているときであっても、硬質相をを細かくさせることを期待できる。硬質相とは、材料の母相よりも硬質であり、母相に分散している相を意味する。硬質相としては初晶、金属間化合物、酸化物、炭化物、硅化物等が例示される。
【００１０】
ところで、障害部材、基部および加圧体のうちの少なくとも一つを加工空間の軸芯に対して回動させて材料に剪断変形による歪を与えるにあたり、加圧空間内の軸直角方向における中央領域と、加圧空間内の軸直角方向における外縁領域とでは、軸芯からの回動半径が相対的に相違する等のため、剪断力の大きさが異なり、ひいては剪断変形による歪による微細化効果が一様ではないおそれがある。
【００１１】
すなわち、加圧空間内の軸直角方向における中央領域では、軸芯からの回動半径が相対的に小さいため、材料の流動速度が相対的に低めであり、剪断力が小さいかあるいは存在しない中立位置または疑似中立位置となり易い。このため中央領域における材料微細化効果は、外縁領域における材料微細化効果に比較して相対的に少ない。これに対して、加圧空間内の軸直角方向における外縁領域では、軸直角方向における中央領域に比較すると、軸芯からの回動半径が相対的に大きいため、剪断力の大きさが大きく、剪断変形、ひいては剪断変形による歪に基づく微細化効果が相対的に大きい。このため、障害部材の中央領域と外縁領域との双方において材料を微細化させると、微細化効果のばらつきが大きくなるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明によれば、微細化効果のばらつきを低減させるべく、加工空間の軸芯に対する軸直角方向の中央領域については、障害部材において、加圧空間内の材料の流れに対して障害となる障害領域が設けられており、材料通過路は軸直角方向において障害部材の障害領域の外側に位置していることが好ましい（請求項２）。この場合、障害部材のうち材料組織の微細化のばらつきの要因となる軸直角方向における中央領域、すなわち障害領域（中立位置または疑似中立位置となり易い）において、剪断変形による歪に基づく組織微細化処理は抑えられている。この結果、材料全体において組織微細化効果のばらつきを低減させるのに有利となる。
【００１３】
また、本発明によれば、障害部材は、加工空間の軸芯に対する軸直角方向の中央領域において、加圧空間内の材料の流れに対して障害となり得る障害領域を備えており、障害領域における材料を材料通過路に向けて流動させる材料案内部が障害領域に設けられていることが好ましい（請求項３）。この場合、障害領域における材料が材料案内部により材料通過路に向けて流動されるため、障害領域に材料が停滞することが材料案内部により抑制される。この場合、材料の停滞を抑制しつつ微細化処理を図るのに有利となる。
【００１４】
また本発明によれば、加圧体を障害部材に近づける方向に移動させる第１駆動部と、受圧体を障害部材から遠ざける方向に移動させる第２駆動部とが設けられていることが好ましい。この場合、第１駆動部により加圧体を障害部材に近づけつつ、第２駆動部により受圧体を障害部材から遠ざけることができる。このため加圧空間内の材料を材料通過路を経て加圧空間から受圧空間内に流動させることが容易となる。
【００１５】
また本発明によれば、加工空間の軸芯回りで障害部材、基部および加圧体のうちの少なくとも一つを回動させるための駆動源が設けられており、駆動源は、障害部材、基部、加圧体のうちの少なくとも一つの外周部に形成された歯部に噛み合う駆動歯部を有する駆動部材と、歯部と駆動部材の駆動歯部との噛み合いを進行させることにより、加工空間の軸芯回りで障害部材、基部、加圧体のうちの少なくとも一つを回動させる駆動モータとを有することが好ましい（請求項４）。この場合、駆動モータが回転駆動すると、駆動部材の駆動歯部と障害部材、基部、加圧体のうちの少なくとも一つの歯部との噛み合いが進行する。これにより障害部材、基部、加圧体のうちの少なくとも一つが、加工空間の軸芯回りで回動される。これにより障害部材の材料通過路を通過する材料に剪断変形による歪を与えることができ、材料の組織を細かくできる。
【００１６】
また本発明によれば、障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、材料通過路は、第１孔芯を有する第１孔部分と、第１孔部分の第１孔芯と異なる方向に傾斜する第２孔芯を備えると共に第１孔部分に連通する第２孔部分とを少なくとも備えていることが好ましい（請求項５）。この場合、材料通過路を通過する材料に剪断変形による歪が効果的に与えられるため、材料の組織が細かくなる。
【００１７】
また本発明によれば、障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、材料通過路は、材料が加圧空間において障害部材に対して相対的に流れる方向と異なる方向に材料を流すように傾斜されていることが好ましい（請求項６）。この場合、材料通過路を通過する材料に与えられる歪量が大きくなるため、材料の組織が細かくなる。
【００１８】
また本発明によれば、障害部材をこれの厚み方向に切断した断面において、材料通過路は、加工空間の軸芯と平行な方向に沿った孔芯を備えることが好ましい（請求項７）。この場合、材料通過路を通過する材料に剪断変形による歪が与えられるため、材料の組織が細かくなる。
【００１９】
また本発明によれば、加工空間の軸芯と平行な方向において材料通過路を視認するとき、材料通過路は、円形状、四角形状、三角形状、五角形状、六角形状のうちの少なくとも一つの形状をなしていることが好ましい。円形状は真円、楕円、長円などを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、材料が加圧される加圧空間と材料を受ける受圧空間とを分ける障害部材は、材料通過路を備えている。材料通過路は、加圧空間と受圧空間とを連通させ、かつ、加圧体の前進により加圧空間の材料を加圧しつつ、障害部材、基部および加圧体のうちの少なくとも一つを加工空間の軸芯に対して回動させる。これにより加圧空間から受圧空間に向かう材料に剪断変形による歪を与えることができ、材料通過路を流れる金属系の材料の組織の微細化を効率よく図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１および図２を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態に係る金属材料微細化装置は、基部１と、加圧体２と、受圧体３と、障害部材４とを有する。基部１は、鉛直方向に延びる軸芯Ｐ１を有する縦形の円筒形状をなす加工空間１０を備える。基部１は、軸芯Ｐ１が延設されている方向において２分割されており、コンテナとして機能する上側の円柱状の第１基部１１と、コンテナとして機能する下側の円柱状の第２基部１２とを備えている。
【００２２】
加圧体２は上パンチとして機能することができ、基部１の第１基部１１の加工空間１０において軸芯Ｐ１に沿って前進および後退可能に嵌合されており、軸直角方向に沿った円形状をなす平坦な加圧面２０を有する。加圧体２は、前進方向（矢印Ｙ１方向）に前進することにより加工空間１０に装填されている金属系の材料を加圧する。加圧体２は、加圧面２０を有する鍔状の加圧部２１と、加圧部２１に同軸的に上方に向けて連設された軸部２２とを有する。軸部２２の先端部は、加圧体２を前進および後退させる第１駆動部２８に接続されている。第１駆動部２８は油圧機構または空気圧機構などの流体圧機構とされている。
【００２３】
図１に示すように、受圧体３は下パンチとして機能することができ、加圧された材料を受ける軸直角方向に沿った円形状をなす平坦な受圧面３０を有する。受圧体３は、加圧体２の加圧面２０に所定間隔を隔てて対向するように、基部１の第２基部１２の加工空間１０に嵌合されている。受圧体３は、受圧面３０を有する鍔状の受圧部３１と、受圧部３１に連設された軸部３２とを有する。軸部３２の先端部は、受圧面３０を前進および後退させる第２駆動部３９に接続されている。第２駆動部３９は油圧機構または空気圧機構などの流体圧機構とされている。
【００２４】
図１に示すように、障害部材４は、互いに背向する上面４ｕおよび下面４ｄを有する板状をなしており、加圧体２の加圧面２０と受圧体３の受圧面３０との間に位置する加工空間１０内に設けられており、加工空間１０の径方向に横断している。この結果、障害部材４は、加工空間１０を加圧体２側の円筒形状をなす加圧空間１５と、受圧体３側の円筒形状をなす受圧空間１６とに仕切る。
【００２５】
図２は障害部材４の平面図を示す。図２に示すように、障害部材４は、複数の材料通過路４０を形成する剪断付与部として機能できる複数の腕状の連結部４１を有する。複数の連結部４１は、加工空間１０の径方向に横断するように、且つ、軸芯Ｐ１に対して周方向において均等角度θ（１２０°）をなすように、障害部材４の軸芯Ｐ１に対して放射方向に延設されている。なお、腕状の連結部４の数としては３個に限定されず、２個、４個、５個以上とすることができる。
【００２６】
加圧空間１５と受圧空間１６とを連通させるように、材料通過路４０は障害部材４の厚み方向に貫通しており、図２に示すように、円弧状をなす壁面４０ａ，放射状をなす壁面４０ｂ，４０ｃで区画されている。加工空間１０の軸芯Ｐ１と平行な方向において材料通過路４０を視認するとき、材料通過路４０は、障害部材４の軸芯Ｐ１から軸直角方向（矢印Ｘ方向，障害部材４の径方向）において遠ざかるにつれて次第に拡開するような形状、すなわち、軸芯Ｐ１側を狭くしたほぼ扇形状をなしている。障害部材４は、基部１に対して独立して軸芯Ｐ１まわりで回動できるようにされている。
【００２７】
図１に示すように、障害部材４の外周側に形成されているリング部４２は、軸芯Ｐ１回りで１周しており、リング状をなす第１摺動面４７と、リング状をなす第２摺動面４８とを有する。ここで、図略の駆動源（例えば駆動モータまたは流体圧シリンダ装置等）によりリング部４２が軸芯Ｐ１回りで回動され、ひいては、基部１が固定している状態で障害部材４が軸芯Ｐ１回りで連続的にまたは間欠的に回動する。
【００２８】
図２において、矢印Ｘ方向は、加工空間１０の軸芯Ｐ１に対する軸直角方向を示す。障害部材４において、軸直角方向（矢印Ｘ方向，径方向）における中央領域４ｃにおいて、障害領域４３が形成されている。障害領域４３は、加工空間１５から受圧空間１６に向かう材料の流れに対して障害となり、材料の流れを制限する領域である。図２に示すように、障害領域４３は、軸直角方向（矢印Ｘ方向，径方向）に延設された連結部４１の内端部同士を連結している領域とされている。加圧空間１５の材料が加圧体２の加圧面２０に加圧されて障害領域４３に当たって障害領域４３に干渉されると、加圧空間１５内の材料が受圧空間１６に直接的に向かう流動は制限され、障害領域４３から材料通過路４０に向けて径外方向（矢印ＤＡ方向）に流れることになる。このため、材料通過路４０は、軸直角方向（矢印Ｘ方向）において障害部材４の障害領域４３の外側に設けられている（図２参照）。
【００２９】
本実施形態によれば、障害部材４は、加工空間１０の軸芯Ｐ１の回りにおいて回動可能とされており、加圧空間１５内の材料に対して矢印Ｒ１方向に回動する回動部材として機能することができる。本実施形態によれば、図１に示すように、障害部材４は、内側部材４４と内側部材４４に連設された外側部材４５とを備えている。内側部材４４は、材料通過路４０、連結部４１および障害領域４３を有する。
【００３０】
図１に示すように、外側部材４５は、軸直角方向（矢印Ｘ方向）において内側部材４４よりも外側に位置するように内側部材４４と一体化されている。外側部材４５のリング部４２は、第１基部１１の外周側の第１案内面１１ｉに案内されて回動する第１摺動面４７と、第２基部１２の外周側の第２案内面１２ｉに案内されて回動する第２摺動面４８とを有する。従って、障害部材４は、内側部材４４および外側部材４５と共に、第１基部１１の第１案内面１１ｉと第２基部１２の第２案内面１２ｉとに案内され、軸芯Ｐ１回りで回動する。なお、第１案内面１１ｉおよび第２案内面１２ｉにより、障害部材４の回動姿勢は安定化される。
【００３１】
なお、第１案内面１１ｉと第１摺動面４７との間には潤滑剤４７ｒが介在する。第２案内面１２ｉと第２摺動面４８との間には潤滑剤４８ｒが介在する。潤滑剤４７ｒ，４８ｒは、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤でも、潤滑油等の液体潤滑剤でも良い。なお潤滑剤に代えて軸受を介在させても良い。
【００３２】
さて使用の際には、所定のサイズの金属系の材料を加圧空間１５内に収容する。加圧空間１５に装填される材料は熱間状態、温間状態、冷間状態のうちのいずれでも良いが、材料の流動性を確保する等のためには熱間状態、温間状態が好ましい。材料が加圧空間１５内に収容された状態で、第１駆動部２８により加圧体２を軸芯Ｐ１に沿って加圧方向（矢印Ｙ１方向，下方向）に前進させる。これにより加圧空間１５の材料は、障害部材４に当接しつつ障害部材４の材料通過路４０を少量ずつ通過し、加圧空間１５から受圧空間１６に向けて矢印ＤＢ方向（図１参照）に流動する。更に、障害部材４が加工空間１０の軸芯Ｐ１に対して連続的にまたは間欠的に回動する。
【００３３】
本実施形態によれば、障害部材４の回動速度および回動総数は、材料の組成、加圧空間１５に装填される材料の体積、材料が硬質相を有する場合には硬質相の材質等に応じて適宜選択されるが、０．１〜２０ｒｐｍ、０．３〜１０ｒｐｍ、０．５〜５ｒｐｍが例示される。但しこれらに限定されるものではない。加圧空間１５の材料を加工させるにあたり、回動総数としては２〜１００回、３〜５０回、５〜２０回、７〜１２回が例示される。但しこれらに限定されるものではない。回動は、連続的な回動でも間欠的な回動でも良い。
【００３４】
上記したように障害部材４が回動すると、加圧空間１５から材料通過路４０を通過して受圧空間１６に向かう材料に、剪断変形による歪が与えられる。加圧空間１５は受圧空間１６とは材料通過路４０により連通しているため、加圧空間１５から材料通過路４０を通過して受圧空間１６に向かう材料の全部または大部分に剪断変形による歪が与えられる。この結果、上記した加工処理された材料の組織の微細化が進行する。
【００３５】
殊に、金属系の材料が母相に硬質相を分散させている材料である場合には、材料に剪断変形による歪を与えるとき、材料の母相に分散されている硬質相を剪断により分断させることにより、硬質相を細かくさせることを期待できる。このため硬質相が粗大であったとしても、硬質相を微細化できる。故に、材料の強度等の機械的特性を向上させることができ、材料の品質を高めることができる。
【００３６】
ここで、硬質相は母相よりも硬質であり、耐摩耗性を向上させ得るものの、相手攻撃性の過剰化、硬質相の脱落などが発生するおそれがあるため、粗大な硬質相は避けることが好ましい場合が多い。上記したように金属系の材料が母相に硬質相を分散させている材料である場合であっても、材料に剪断変形による歪を与えるとき、材料の組織を微細化させるばかりか、材料の母相に分散されている硬質相を剪断により分断させることができ、硬質相を細かくさせることを期待できる。このため材料の強度、耐摩耗性、摺動性等の機械的特性を一層向上させることができ、材料の品質を一層高めることができる。
【００３７】
本実施形態によれば、上記したように材料を微細化させる処理を実施するとき、材料通過路４０を通過した材料は受圧空間１６に至ると、受圧体３の受圧面３０で受けられる。材料を受圧面３０で受けた受圧体３は、加圧体２の加圧方向（矢印Ｙ１方向，下向き）と反対方向である受圧方向（矢印Ｙ２方向，上向き）に付勢されている。
【００３８】
本実施形態によれば、加圧空間１５に装填される材料としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、亜鉛合金、鉄合金等のいずれかが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。この場合、亜共晶組成、過共晶組成、共晶組成でも良い。アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。従ってアルミニウム合金はＳｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎのうちの１種または２種以上を含有できる。Ａｌ−Ｓｉ系合金の場合、硬質相としてシリコン粒子を含むものを採用できる。アルミニウム合金の場合、質量比で、Ｓｉ：０．５〜２０％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜５％、Ｆｅ：１〜７％のうちの１種または２種以上を含むことができる。マグネシウム合金はＭｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ｃｕ系合金、Ｍｇ−Ｓｉ系合金等が挙げられる。従ってマグネシウム合金はＡｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎのうちの１種または２種以上を含有できる。
【００３９】
本実施形態によれば、加圧空間１５に装填される材料としては、熱間状態、温間状態、冷間状態のうちのいずれでも良いが、材料の流動性を確保する等のためには熱間状態、温間状態が好ましい。例えば材料がアルミニウム合金である場合には、材料の温度は１５０〜４００℃、３００〜３７０℃、３４０〜３６０℃に保持できる。但しこれらに限定されるものではない。材料が熱間状態または温間状態であるときには、第１基部１１、第２基部１２についても上記温度領域または上記温度領域付近に加熱しておくことが好ましい。同様に、加圧体２および受圧体３についても、上記温度領域または上記温度領域付近に加熱しておくことが好ましい。但し、条件によっては加熱せずとも良く、第１基部１１、第２基部１２、加圧体２および受圧体３は常温領域でも良い。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、加圧体２の前進により加圧空間１５の材料が加圧されるため、加圧空間１５の材料は障害部材４の材料通過路４０を通過して受圧空間１６に向かう。ここで、基部１１，１２は固定されているものの、障害部材４が加工空間１０の軸芯Ｐ１回りで連続的にまたは間欠的に回動される。これにより加圧空間１５から受圧空間１６に向かう材料が障害部材４の材料通過路４０を通過するとき、材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が与えられる。このように材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が与えられるため、材料の組織が細かくなる。
【００４１】
殊に、金属系の材料が母相に硬質相を分散させている材料である場合には、材料に剪断変形による歪を与えるとき、硬質相を剪断により分断させることにより、硬質相を細かくさせることを期待できる。
【００４２】
ところで、障害部材４を加工空間１０の軸芯Ｐ１の回りで回動させて材料の組織を微細化させるにあたり、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向，径方向）における中央領域４ｃと、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における外縁領域４ｐとでは、剪断力の大きさは必ずしも一様ではない。その理由としては、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における中央領域４ｃでは、軸芯Ｐ１からの回動半径が相対的に小さいため、材料の流動速度が相対的に低めであり、材料に与える剪断変形による歪は、外縁領域４ｐに比較して少なく、剪断変形による歪が少ないか発生しない中立位置または疑似中立位置となる。
【００４３】
これに対して、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における外縁領域４ｐでは、軸芯Ｐ１からの回動半径が相対的に大きいため、材料に与える剪断変形の歪は、中央側の障害領域４３に比較して相対的に大きい。この場合、障害部材４の中央領域４ｃと外縁領域４ｐとにおいて組織の微細化を図ると、材料に与える剪断変形による歪がばらつく要因となるおそれがある。このため、障害部材４の中央領域４ｃと外縁領域４ｐとにおいて、材料の微細化効果がばらつく要因となるおそれがある。この場合、材料全体の均質化の観点からは改善の余地がある。
【００４４】
この点について本実施形態によれば、障害部材４においては、加工空間１０の軸芯Ｐ１に対する軸直角方向（矢印Ｘ方向，径方向）の中央領域４ｃ（微細化効果が相対的に低い領域）に、加圧空間１５内の材料の流れの障害となる障害領域４３が設けられている。そして、軸直角方向（矢印Ｘ方向）において、材料通過路４０は障害部材４の障害領域４３の外側に設けられている。このような構成が採用されている本実施形態によれば、障害部材４のうち軸芯Ｐ１付近の中立位置または疑似中立位置となる中央領域４ｃにおいては、障害領域４３に対面する材料は組織微細化効果は充分に実行されず、材料は、外側に位置する組織微細化効果が高い材料通過路４０に向かうようになり、材料通過路４０で微細化される。このため材料全体に対する微細化効果のばらつきが低減される。このため材料が粗大な硬質相（例えば初晶シリコン粒子）を有するときであっても、その硬質相を分断させて小さくすることができ、強度、耐摩耗性、相手攻撃性等といった材料の特性を改善することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、図１に示すように、加圧体２を駆動させる第１駆動部２８が設けられている。第１駆動部２８は、加圧体２を障害部材４に近づける方向（矢印Ｙ１方向）に移動させ得ると共に、障害部材４から遠ざかる方向（矢印Ｙ２方向）に移動できる。更に受圧体３を駆動させる第２駆動部３９が設けられている。第２駆動部３９は、受圧体３を障害部材４に近づける方向（矢印Ｙ２方向）に移動させると共に、受圧体３を障害部材４から遠ざける方向（矢印Ｙ１方向）に移動させる。ここで、加圧体２が加圧方向（矢印Ｙ１方向，下向き）に駆動する駆動力Ｆ１は、受圧体３が受圧方向（矢印Ｙ２方向，上向き）に駆動する駆動力Ｆ２よりも大きくされている（Ｆ１＞Ｆ２）。このため、加圧体２および受圧体３を互いに反対方向に付勢させつつ、加圧体２および受圧体３を加工進行方向（矢印Ｙ１方向，下方）に移動させることができる。このため加圧空間１５内の材料が材料通過路４０を急激に通過することが抑えられる。従って、加圧空間１５内の材料を材料通過路４０に通過させる速度を抑えつつ、障害部材４の回動により加圧空間１５内の材料に効果的に剪断変形による歪を与えることができ、ひいては材料を効果的に微細化させることができる。従って、材料が硬質相を含むときであっても、硬質相を効果的に分断させることができる。
【００４６】
なお、駆動力Ｆ１，Ｆ２は、加圧体２および受圧体３を加工進行方向に移動させる移動速度に応じて適宜設定する。駆動力Ｆ１，Ｆ２を調整すれば、材料が材料通過路４０を通過する速度を調整できる。すなわち、基本的には、Ｆ１＞Ｆ２の条件を満足させつつ、Ｆ１−Ｆ２＝ΔＦを小さくすれば、材料が材料通過路４０を通過する速度を小さくできる。Ｆ１−Ｆ２＝ΔＦを大きくすれば、材料が材料通過路４０を通過する速度を増加できる。
【００４７】
更に本実施形態によれば、障害部材４の上面４ｕは軸直角方向に沿った平面状であり、加圧体３の加圧面２０も軸直角方向に沿った平面状であるため、加圧面２０と上面４ｕとで材料を効果的に挟持でき、加圧空間１５の材料の全部または大部分を材料通過路４０に通過させて微細化処理を実施するのに有利となる。
【００４８】
兵隊経たい状の加圧なお本実施形態によれば、第１基部１１および第２基部１２は金属またはセラミックスで形成できる。加圧体２および受圧体３は金属またはセラミックスで形成できる。金属の場合には耐熱鋼が採用できる。耐熱鋼としてはＳＫＤ材が例示される。
【００４９】
（実施形態２）
図３〜図５は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。金属材料微細化装置は、基部１と、加圧体２と、受圧体３と、障害部材４とを有する。障害部材４において、複数の材料通過路４０以外の部位は、材料に剪断変形による歪を与える剪断付与部として機能できる複数の連結部４１を有する。障害部材４は上面４ｕおよび下面４ｄを有する板状をなしている。加圧空間１５と受圧空間１６とを連通させるように、材料通過路４０は障害部材４をこれの厚み方向に貫通している。
【００５０】
図４は、加工空間１０の軸芯Ｐ１と平行な方向において材料通過路４０を視認する平面図を示す。図５は、軸芯Ｐ１と平行な方向にそって切断した材料通過路４０付近の断面図を示す。図４に示すように、材料通過路４０は、円形状（真円、疑似真円を含む）をなす内壁面４０ｆを有しており、軸芯Ｐ１と平行な孔芯ｍａを有する。内壁面４０ｆは孔芯ｍａに沿って形成されている。障害部材４は、基部１に対して独立して軸芯Ｐ１まわりで回動できるようにされている。
【００５１】
障害部材４においては、加工空間１０の軸芯Ｐ１に対する軸直角方向（矢印Ｘ方向）における中央領域４ｃにおいて障害領域４３が形成されている。障害領域４３は材料の流れに対して障害となり得る領域に相当する。図４に示すように、複数の材料通過路４０は障害領域４３を包囲している。ここで、加圧空間１５の材料が障害領域４３に当たって干渉されると、加圧空間１５内の材料が受圧空間１６に向かう前進は、制限される。材料通過路４０は軸直角方向（矢印Ｘ方向）において障害部材４の障害領域４３の外側に設けられている。障害部材４は、加工空間１０の軸芯Ｐ１の回りで矢印Ｒ１方向に回動可能とされており、加圧空間１５内の材料に対して回動する回動部材として機能できる。
【００５２】
本実施形態によれば、図３に示すように、障害部材４は、内側部材４４と、内側部材４４に連設された外側部材４５とを備えている。内側部材４４は、材料通過路４０、連結部４１および障害領域４３を有する。外側部材４５は、軸直角方向（矢印Ｘ方向）において内側部材４４よりも外側に位置するように内側部材４４と一体化されている。
【００５３】
本実施形態においても、使用の際には、加圧空間１５内に材料を収容する。加圧空間１５に装填される材料は熱間状態、温間状態、冷間状態のうちのいずれでも良いが、材料の流動性を確保する等のためには熱間状態、温間状態が好ましい。例えば材料がアルミニウム合金である場合には、材料の温度は２００〜４００℃、３００〜３８０℃、３４０〜３６０℃に保持できる。但しこれらに限定されるものではない。その状態で、第１駆動部２８により加圧体２を軸芯Ｐ１に沿って前進方向（矢印Ｙ１方向，下方向）に前進させる。これにより加圧空間１５の材料は障害部材４の材料通過路４０を通過し、加圧空間１５から受圧空間１６に向けて流動する。更に、障害部材４が加工空間１０の軸芯Ｐ１に対して回動する。これにより加圧空間１５から材料通過路４０を通過して受圧空間１６に向かう材料に剪断変形による歪が与えられる。この結果、材料の組織の微細化が進行する。殊に、加圧体２は前進方向に前進するため、材料は次第に加圧空間１５から受圧空間１６に移動される。
【００５４】
以上説明したように本実施形態によれば、前述したように、加圧体２の前進により加圧空間１５の材料が加圧されるため、加圧空間１５の材料は障害部材４の材料通過路４０を通過して受圧空間１６に向かう。更に、障害部材４が加工空間１０の軸芯Ｐ１回りで回動される。これにより加圧空間１５から受圧空間１６に向かう材料が障害部材４の材料通過路４０を通過するとき、障害部材４が軸芯Ｐ１回りで回動しているため、障害部材４の材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が与えられる。このように材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が与えられるため、材料の組織が細かくなる。殊に、金属系の材料が母相に硬質相を分散させている材料である場合には、材料に剪断変形による歪を与えるとき、硬質相を剪断により分断させることにより、硬質相を細かくさせることを期待できる。
【００５５】
ところで、実施形態１の場合と同様に、障害部材４を加工空間１０の軸芯Ｐ１の回りで回動させて材料の組織を微細化処理するにあたり、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における中央領域４ｃと、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における外縁領域４ｐとでは、剪断力の大きさが必ずしも一様ではなく、ひいては微細化効果の程度が必ずしも一様ではない。その理由としては、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における中央領域４ｃでは、軸芯Ｐ１からの回動半径が相対的に小さいため、材料の流動速度が相対的に低めであり、材料に与える剪断変形による歪の程度は、外縁領域４ｐに比較して少なく、剪断に対して中立位置または疑似中立位置となる。これに対して、加圧空間１５内の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における外縁領域４ｐでは、軸芯Ｐ１からの回動半径が相対的に大きいため、材料に与える剪断変形による歪の程度は、中央側の障害領域４３に比較して相対的に大きい。この場合、中央領域４ｃと外縁領域４ｐとにおいて、材料に与える組織微細化効果がばらつき要因となるおそれがある。
【００５６】
この点について本実施形態によれば、障害部材４において、加工空間１０の軸芯Ｐ１に対する軸直角方向（矢印Ｘ方向，径方向）の中央領域４ｃにおいて、組織微細化効果が少ないため、加圧空間１５内の材料の流れを軽減させる障害となる障害領域４３が設けられている。そして、軸直角方向（矢印Ｘ方向）において、材料通過路４０は障害部材４の障害領域４３の外側に設けられている。障害領域４３に対面する材料は材料通過路４０に流動し易くなり、材料通過路４０で微細化される。
【００５７】
上記した結果、加圧空間１５の軸直角方向（矢印Ｘ方向）における剪断変形による歪のばらつきを低減させるのに有利となる。すなわち、少ない歪しか与えられなかった材料部分が受圧空間１６に流動することが解消され、材料全体において微細化効果のばらつきが低減される。
【００５８】
なお本実施形態によれば、障害部材４の回動速度および回動総数は、材料の組成、加圧空間１５に装填される材料の体積、材料が硬質相を有する場合には、硬質相の材質等に応じて適宜選択されるが、０．１〜２０ｒｐｍ、０．３〜１０ｒｐｍ、０．５〜５ｒｐｍが例示される。但しこれらに限定されるものではない。加圧空間１５の材料を加工させるにあたり、回動総数としては２〜１００回、３〜５０回、５〜２０回、７〜１２回が例示される。但しこれらに限定されるものではない。
【００５９】
（試験例）
図３および図４に示す装置を用いて試験片を微細化させる試験を実施した。加工処理前の材料で形成された試験片の材料は、アルミニウム−シリコン系合金の鋳造材であり、質量比で、Ｓｉを１６．４％、Ｃｕを２．９％、Ｍｇを１．０１％、Ｆｅを３．８％、Ｔｉを０．２％未満、残部Ａｌであった。加工前の試験片については、外径が１０ミリメートル、長さが１５ミリメートの円柱形状であり、温度が約３５０℃であった。第１基部１１及び第２基部１２の外径は４５ミリメートル、加圧空間１５および受圧空間１６の内径はそれぞれ１０ミリメートルであった。矢印Ｙ１方向における第１基部１１および第２基部１２の軸長は５０ミリメートルであった。材料通過路４０は円形状をなしており、材料通過路４０の内径は３ミリメートルであった。加圧体２の前進方向（矢印Ｙ１方向）への駆動力は３００ＭＰａであった。図６は試験例の組織を顕微鏡で観察した写真の一例を示す。図６に示すように、アルミニウム合金の全体が図６の組織のように微細化されていた。殊に、Ｓｉを１６．４％含有する鋳造材であるにも拘わらず、粗大な初晶シリコン粒子は分散していなかった。
【００６０】
（実施形態３）
図７〜図９は本発明の実施形態３を示す。障害部材４は内側部材４４と外側部材４５とを備えており、内側部材４４において複数（３個）の材料通過路４０を備えている。障害部材４は矢印Ｒ１方向に軸芯Ｐ１回りで連続的に回動する。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面、つまり、障害部材４をこれの厚み方向に切断した断面を示す。
【００６１】
図９に示すように、材料通過路４０は、第１孔芯ｍｆを有する第１通路部分４０ｆと、第２孔芯ｍｓを備える第２通路部分４０ｓとを備えている。第１孔芯ｍｆおよび第２孔芯ｍｓは、互いに異なる方向に傾斜する。第１通路部分４０ｆおよび第２通路部分４０ｓは、互いに連通している。
【００６２】
ここで、矢印Ｒａ方向は、加圧空間１５内における材料が障害部材４に対して相対的に流れる方向を示す。この場合、障害部材４が材料通過路４０と共に回動するため、材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が与えられるため、材料の組織が細かくなる。図９に示すように、第１通路部分４０ｆの第１孔芯ｍｆと第２通路部分４０ｓの第２孔芯ｍｓとでは傾斜方向が異なるため、障害部材４が矢印Ｒ１方向に回動するとき、材料に与えられる剪断変形による歪は複雑で且つ大きくなり、材料を細かくさせるのに有利である。材料が硬質相を含むときであっても、硬質相を効果的に分断させ得る。
【００６３】
なお、図９に示すように、加圧空間１５側の第１孔芯ｍｆは、加圧空間１５から受圧空間１６に向かうにつれて矢印Ｒａ方向と反対方向に向かうように傾斜している。受圧空間１６側の第２孔芯ｍｓは、加圧空間１５から受圧空間１６に向かうにつれて矢印Ｒａ方向と同じ方向に向かうように傾斜している。
【００６４】
（実施形態４）
図１０は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。図１０は障害部材４をこれの厚み方向に切断した断面を示し、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面に相当する。図１０に示すように、加圧空間１５から受圧空間１６に向かうにつれて、材料通過路４０の孔芯ｍｔは、矢印Ｒａ方向と反対方向に向かうように傾斜されている。この場合、材料通過路４０を通過する材料に剪断変形による歪が効果的に与えられる。
【００６５】
（実施形態５）
図１１は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。図１１は障害部材４をこれの厚み方向に切断した断面を示し、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面に相当する。図１１に示すように、加圧空間１５から受圧空間１６に向かうにつれて、材料通過路４０の孔芯ｍｕは、矢印Ｒａ方向と同じ方向に向かうように傾斜されている。この場合、障害部材４が回動すると、材料が材料通過路４０を通過するとき、材料に剪断変形による歪が与えられるため、材料の組織が細かくなる。材料などの種類に応じて材料に与える剪断変形による歪を過剰に強くしたくない場合に適する。
【００６６】
（実施形態６）
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は実施形態６に係る各例を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。図１２は軸芯Ｐ１と平行な方向に沿って障害部材４を上方から視認した状態を示す。図１２（Ａ）に示すように、４個の円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。図１２（Ｂ）に示すように、５個の円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向に均等間隔で分散させて形成できる。図１２（Ｃ）に示すように、３個の円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。図１２（Ｄ）に示すように、２個の円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。なお、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）によれば、障害領域４３は複数の材料通過路４０で包囲されつつ、軸芯Ｐ１に対する軸直角方向（矢印Ｘ方向）において中央領域に配置されている。また連結部４１は軸直角方向（矢印Ｘ方向）において横断するように形成されている。
【００６７】
（実施形態７）
図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は実施形態７に係る各例を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は軸芯Ｐ１と平行な方向に沿って障害部材４を視認した状態を示す。図１３（Ａ）に示すように、３個の四角形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。図１４（Ｂ）に示すように、４個の円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。図１４（Ｃ）に示すように、３個の楕円形状の材料通過路４０を軸芯Ｐ１回りで周方向において均等間隔で分散させて形成できる。なお、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）によれば、障害領域４３は複数の材料通過路４０で包囲されつつ、軸芯Ｐ１に対する軸直角方向（矢印Ｘ方向）において中央領域に配置されている。
【００６８】
（実施形態８）
図１４は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。本実施形態に係る金属材料微細化装置によれば、図１４に示すように、基部１は、軸芯Ｐ１が延設されている方向において２分割されており、コンテナとして機能する円柱状の第１基部１１と、コンテナとして機能する円柱状の第２基部１２とを備えている。加工空間１０の軸芯Ｐ１回りで障害部材４を回動させるための駆動源５が設けられている。
【００６９】
駆動源５は、障害部材４の外側部材４５のリング部４２に形成された歯部４２ａに噛み合う第１駆動歯部５１ａを有する駆動部材としての第１駆動歯車５１と、第１駆動歯車５１と同軸的な中間歯車５２と、中間歯車５２の中間歯部５２ａに噛み合う第２駆動歯部５３ａを有する駆動部材としての第２駆動歯車５３と、第２駆動歯車５３を回転駆動させる駆動源としての駆動モータ５４とを備えている。
【００７０】
駆動モータ５４のモータ軸５４ｃが回転駆動すると、第２駆動歯車５３が回転駆動し、中間歯車５２が回転し、第１駆動歯車５１の第１駆動歯部５１ａと障害部材４の歯部４２ａとの噛み合いが進行し、障害部材４は加工空間１０の軸芯Ｐ１回りで回動する。これにより前述したように加工空間１０内の材料を微細化させることができる。第１駆動歯車５１、中間歯車５２、第２駆動歯車５３は減速機構を構成する。このため駆動モータ５４の駆動力を減速させて障害部材４に回動力として伝達でき、障害部材４を軸芯Ｐ１回りで回動させるトルク力を増加させることができる。ここで、障害部材４の外側部材４５のリング部４２に形成された歯部４２ａのピッチ円径をＰＤ１とし、第１駆動歯車５１のピッチ円径をＰＤ２とすると、ＰＤ１＜ＰＤ２の関係とされており、障害部材４を軸芯Ｐ１回りで回動させるトルク力を増加させることができる。従って、材料に剪断変形による歪を効果的に与えて材料の組織を微細化できる。
【００７１】
なお図１４に示すように、障害部材４のリング部４２と第１基部１１との間には、リング状をなす軸受４２ｘが設けられている。障害部材４のリング部４２と第２基部１２との間には、リング状をなす軸受４２ｘが設けられている。軸受４２ｘにより障害部材４の軸芯Ｐ１回りの回動が円滑化されている。軸受４２ｘは必要に応じて設ければ良いものであり、場合によっては軸受４２ｘを廃止しても良い。なお、軸受４２ｘは、転動体を有するベアリングタイプでも良いし、多孔質体に潤滑剤を含浸させたタイプでも良い。
【００７２】
（実施形態９）
図１５は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。図１５は装置の断面図を示す。加圧空間１５を形成する第１基部１１の外周部を包囲するリング部１４２が形成されている。リング部１４２には歯部１４２ａが形成されている。駆動源５は、加工空間１５を形成する第１基部１１のリング部１４２に形成された歯部１４２ａに噛み合う第１駆動歯部５１ａを有する第１駆動部材としての第１駆動歯車５１と、第１駆動歯車５１を回転駆動させる駆動モータ５４とを備えている。材料を微細化させるにあたり、駆動モータ５４のモータ軸５４ｃを回転駆動させて第１基部１１を軸芯Ｐ１回りで回動させる。障害部材４は軸芯Ｐ１回りで回動しない固定タイプとされている。図１５に示すように、障害領域４３は、加圧体２の前進方向（矢印Ｙ１方向）に向かうにつれて軸芯Ｐ１から径外方向に拡開するように傾斜する材料案内部４３ｘを備えている。加圧空間１５において障害領域４３により流動が制限された材料は、材料案内部４３ｘの傾斜に沿って材料通過路４０に向けて良好に流動することができるので、材料の流動抵抗が軽減される。  
【００７３】
（実施形態１０）
図１６は実施形態１０を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を奏する。本実施形態では、材料を微細化させるにあたり、上パンチとして機能できる加圧体２を軸芯Ｐ１回りで回動させる。障害部材４は軸芯Ｐ１回りで回動しない固定タイプとされている。
【００７４】
（検討形態）
図１７は、障害部材４に形成する材料通過路４０が円形状であり、３個形成されている場合における検討形態の一例を示す。図１７に示すように、加圧空間１５の直径をＤとするとき、材料の流れの均一化を考慮すると、材料通過路４０の中心４０ｔは、軸芯Ｐ１を中心とする直径ＷＤの仮想円ＰＡに沿ってほぼ均等に配置されていることが好ましい。ここで、直径ＷＤ＝（０．３〜０．７）×Ｄの範囲内とすることができ、殊に、（０．４〜０．６）×Ｄの範囲内とすることができる。材料通過路４０の内径ｄ＝（０．１〜０．４）×Ｄの範囲内とすることができる。また、材料の流れの均一化を考慮すると、矢印ＸＡとして示すように、材料通過路４０の外縁同士が接触することは、好ましくない。矢印ＸＢとして示すように、材料通過路４０が加圧空間１５の内縁に接触することも好ましくない。
【００７５】
（他の実施形態）
上記した実施形態によれば、駆動モータの駆動により障害部材４を軸芯Ｐ１で回動させることにしているが、これに限らず、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧シリンダ装置により障害部材４を軸芯Ｐ１回りで回動させることにしても良い。駆動モータは電動モータでも良いし、油圧モータでも良い。上記した実施形態によれば、加圧体２および受圧体３は垂直方向に沿って並設されているが、これに限らず、水平方向に沿って並設されていても良い。受圧体３は下パンチ状をなしており、可動タイプであるが、これに限らず、材料を微細化させるときに、受圧体３を移動させない固定タイプとしても良い。
【００７６】
実施形態１によれば、障害部材４の上面４ｕは軸直角方向に沿った平面状であり、加圧体３の加圧面２０も軸直角方向に沿った平面状であるが、これに限らず、多少傾斜していても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施形態に特有の構造および機能は他の実施形態についても適用できる。
【００７７】
上記した記載から次の技術知的思想も把握できる。
［付記項１］軸芯を有する加工空間を備える基部と、前記基部の前記加工空間に前記軸芯に沿って前進可能に嵌合され前進により前記加圧空間の金属系の材料を加圧する加圧面を有する加圧体と、前記加圧体の前記加圧面に所定間隔を隔てて対向するように前記基部の前記加工空間に嵌合された受圧面を有する受圧体と、前記加工空間において前記加圧体の前記加圧面と前記受圧体の前記受圧面との間に設けられ、前記加工空間を前記加圧体側の加圧空間と前記受圧体側の前記受圧空間とに分け、且つ、前記加圧空間から前記受圧空間に向かう材料に対して障害となると共に、軸芯回りで回動可能な障害部材とを具備していることを特徴とする金属材料微細化装置。障害部材の回動により材料に剪断変形による歪が付与され、材料の組織が微細化される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態１に係り、金属材料微細化装置を示す断面図である。
【図２】材料通過路を有する障害部材を示す平面図である。
【図３】実施形態２に係り、金属材料微細化装置を示す断面図である。
【図４】材料通過路を有する障害部材を示す平面図である。
【図５】実施形態２に係り、材料通過路付近の断面図である。
【図６】試験例に係り、加工した後の材料の組織を光学顕微鏡で撮像した顕微鏡写真を示す図である。
【図７】実施形態３に係り、材料通過路を有する障害部材を示す斜視図である。
【図８】材料通過路を有する障害部材を示す平面図である。
【図９】実施形態３に係り、障害部材における材料通過路付近の断面図である。
【図１０】実施形態４に係り、障害部材における材料通過路付近の断面図である。
【図１１】実施形態５に係り、障害部材における材料通過路付近の断面図である。
【図１２】実施形態６に係り、（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ材料通過路を有する障害部材を示す平面図である。
【図１３】実施形態７に係り、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ材料通過路を有する障害部材を示す平面図である。
【図１４】実施形態８に係り、金属材料微細化装置を示す断面図である。
【図１５】実施形態９に係り、金属材料微細化装置を示す断面図である。
【図１６】実施形態１０に係り、金属材料微細化装置を示す断面図である。
【図１７】障害部材に形成する材料通過路が円形状であり、３個である場合の検討形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１は基部、１０は加工空間、１１は第１基部、１２は第２基部、Ｐ１は軸芯、１５は加圧空間、１６は受圧空間、２は加圧体、２０は加圧面、２１は加圧部、３は受圧体、３０は受圧面、３１は受圧部、４は障害部材、４０は材料通過路、４０ｆは第１通路部分、４０ｓは第２通路部分、４１は連結部、４２はリング部、４２ａは歯部、４３は障害領域、４３ｘは材料案内部、４４は内側部材、４５は外側部材、５は駆動源、５１は第１駆動歯車（駆動部材）、５１ａは第１駆動歯部、５２は中間歯車、５３は第２駆動歯車（駆動部材）、５３ａは第２駆動歯部、Ｐ１は加工空間の軸芯、ｍａは材料通過路の孔芯、ｍｆは第１通路部分の孔芯、ｍｓは第２通路部分の孔芯を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図６】
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